降低钢铁料消耗的生产实践.doc

30 t转炉降低钢铁料消耗的生产实践李聿军， 许宁辉， 李 斌， 何裕发， 向 华， 邵三萍（江西九江钢厂有限公司炼钢厂，江西 九江 332500）摘 要:钢铁料消耗包括转炉钢水消耗和连铸钢水消耗。通过采取降低转炉和连铸钢水消耗以及降低系统温度和中间包包龄攻关等措施来降低炼钢厂钢铁料消耗，取得明显的经济效益。关键词: 钢铁料消耗；系统温度；中间包包龄；措施中图分类号：TF721 文献标识码：A 文章编号：1006-9356（2008）00-0000-00Production Practice on Reducing the Consumption of Hot Metal and Scrap of 30t ConverterLI Yu jun, XU Ning hui, Li Bin, HE Yu fa, XIANG Hua, SHAO San pingThe steelmaking plant of Jiujiang Iron&Steel Company ,Jiujiang 332500,Jiangxi,ChinaAbstract:The consumption of hot metal and scrap includes converter consumption of hot metal and scrap and CC consumption of molten steel. The paper gives technological measures to reduce the consumption of hot metal and scrap acrroding to reducing converter consumption of hot metal and scrap , CC consumption of molten steel,system temperature and increasing continuous heats of tundish.The measures have been adopted with economic benefit.Key words：consumption of hot metal and scrap；system temperature；continuous heats of tundish；measures作者简介：李聿军（1979-），男，硕士生，工程师；E-mail：；修订日期：2008-01-19随钢铁产业政策的出台，国家对钢铁企业加大了宏观调控力度。钢铁企业面对越来越严峻的市场挑战，成本压力成为制约钢铁企业发展的重要因素，低成本运作模式已成为钢铁企业的共识。炼钢成本直接影响着钢材的制造成本，而钢铁料消耗占炼钢生产成本的80左右，是炼钢生产举足轻重的综合性经济技术指标，因此钢铁料消耗高与低是决定炼钢成本的关键。江西九江钢厂有限公司（简称“九钢” ）在2006年9月被萍钢公司重组。重组后，萍钢公司即对九钢实施较大规模的技术改造，产能由30万t提高到100万t。其中第三炼钢厂（原九钢炼钢厂）新增1座30 t转炉，并对原20 t转炉进行30 t扩容改造，原连铸系统产能过剩，故仍沿用原R6 150 mm150 mm三机三流小方坯连铸机，并新增1台同样配制的小方坯连铸机，主要钢种为HRB335和HRB400。重组前该厂钢铁料消耗和成本一直居高不下，重组后以成本为中心并严格执行转炉和连铸工艺路线，开展了近一年的钢铁料消耗指标的攻关。目前，第三炼钢厂的钢铁料消耗已由重组前的1 135 kg/t降低为1 090 kg/t左右，为企业增加了经济效益。1 工艺条件经扩容或新增后的30 t转炉主要工艺参数：新炉有效容积24 m3，炉体有效高度4 240 mm，熔池直径1 335 mm，熔池深度1 120 mm，炉容比0.8 m3/t，炉衬厚度350 mm，装入量2830.5 t，出钢量2628 t。R6三机三流连铸机为全弧形，中包12 t，工作拉速约2.0 m/min，流间距1 200 mm，铸坯断面150 mm150 mm；铜管长度900 mm，倒锥度0.5 %/m；正弦振动，振幅2.06.5，振频0220 Hz；二冷水采取（静态)比例控制法；敞开浇注。2 影响钢铁料消耗的因素钢铁料消耗是装入量(铁水加废钢)与合格坯产量之比。炼钢主要由转炉和连铸工序构成，因此钢铁料消耗可分为转炉钢水消耗和连铸钢水消耗。前者是装入量与转炉合格钢水之比，后者是连铸合格钢水与合格坯产量之比。二者消耗的高低决定钢铁料消耗的高低。影响转炉钢水消耗的主要因素包括原料中杂质化学元素的损失、烟尘损失、炉渣中铁的损失、喷溅和废品的损失等。降低其消耗应通过采取加强炉型控制、合理的原料结构、合适的装入制度和造渣工艺、提高终点控制水平、减少成分废品和稳定转炉操作等措施来实现。影响连铸钢水消耗的主要因素包括氧化铁皮的损失、钢包钢水注余损失、中间包残钢损失、拉漏、脱方、裂纹等事故和质量废品的损失，降低其消耗应通过减少废品等措施来实现。3 降低钢铁料消耗的实践3.1 降低转炉钢水消耗3.1.1 加强炉型控制以减少炉型失控造成的喷溅炉型控制包括静态炉型控制和动态炉型控制。静态炉型控制即保持合适的炉容比。炉容比是转炉新砌砖后炉内有效容积与金属装入量之比1。合适的炉容比是确定适宜的装入量的前提，也是整个炉役期间装入量调整的主要依据之一。第三炼钢厂在20 t转炉扩容改造和新增30t转炉时，就以保持合适的炉容比作为设计30 t转炉炉衬的依据。根据九钢铁水和废钢等原料条件和国内同类小型转炉炉容比的设计经验，该厂30 t转炉炉容比设计为0.8 m3/t，即装入量在3030.5t情况下，新炉的有效容积为24 m3。在确定30 t转炉有效容积后，则要求装入量在正常情况下不超装且保持相对稳定。新炉投产后，虽历经铁水量的波动和环保的压力，但炉容比一直保持在0.8 m3/t以上，减轻了操作者水平因素的影响，为减少喷溅和降低转炉钢水消耗打下坚实基础。2007年各月炉容比的具体情况（假设转炉有效容积保持不变）见表1。表1 2007年各月份的炉容比 Table 1 Furnace volume ratio m3/t炉容比4月5月6月7月8月9月10月11月12月m3/t0.814 0.809 0.814 0.823 0.825 0.856 0.861 0.864 0.848注：13月为30 t转炉扩容或新建时期。保持良好的炉型仅靠静态炉型控制还不够。由于加入渣料用量、操作和溅渣护炉的影响，常使有效容积发生改变，如涨炉底、炉壁炉衬溅渣过厚常导致炉容比大幅减少，操作易发生喷溅。要控制此时的喷溅，则要求良好的动态炉型控制，以缓收缓放为基本原则。该厂主要做法是：炉型缩小时，以溅渣不加或少加改渣剂、减少石灰加入量为主要手段，中后期视情况辅以适当的降温剂，通过“洗炉”放大炉型，必要时通过减少装入量来适应炉型，待炉型正常后再恢复正常操作和装入制度。若炉底上涨，则溅渣通过降低枪位和提高溅渣压力将炉底渣层溅在炉壁上，以此逐步消除炉底渣层过厚现象。炉型偏大或炉况危机时，则以提高终点、加强溅渣护炉为主要手段，必要时在钢中加入一定的焦粉调渣，以减少炉渣高氧化性对炉衬的侵蚀，提高溅渣时炉衬挂渣能力。通过加强炉型控制，减少了炉型失控所造成的喷溅，喷溅比例保持在低于1的水平。3.1.2 以热平衡为中心优化入炉原料结构冶炼过程热量富裕，操作者在冶炼过程中需加入降温剂或石灰等渣料来消除热量富裕，则造成炉渣铁耗过高，甚至导致炉况危机；热量不足，冶炼终点恶化，操作者常常以拉后吹来满足出钢温度的要求，则同样会造成炉渣铁耗和吹损过高以及炉况危机。无论是热量富裕还是热量不足，都会带来操作困难，造成转炉钢水消耗升高，因此须从入炉原料入手保证热量平衡，即以热平衡为中心。以热平衡为中心，可减轻操作者在操作过程中调节热量富裕和不足的压力。以热平衡为中心，就要求入炉原料搭配合理，包括铁水和废钢的搭配比例以及各种废钢的搭配比例。九钢的铁水成分情况见表2。表2 原辅料成分和消耗情况Table 2 Chemical composition and consumption of material 项目成分/%R10min活性度/mL生烧+过烧/%消耗/（kgt1）w（Si）w（S）w（Mn）w（P）w（SiO2）w（CaO）w（MgO）w（FeO）铁水0.650.0370.310.109石灰1.8384.912.382273267镁球65.175.9渣样21.4244.748.069.922.09根据九钢的铁水成分和废钢资源情况，第三炼钢厂以热平衡为中心所制定的合理的铁水和废钢的搭配见表3，基本做到了既减轻了炉长的操作难度，又提高了钢水收得率，从而提高了终点，降低了钢铁料消耗。表3 第三炼钢厂装入制度Table 3 Charging material system 项目铁水生铁国内废钢轧废磁选钢粒加工渣钢内部废钢锅铁总装入量装入量/t210.00.32829比例/%79.2713.512.102.710.230.710.740.733.1.3 优化造渣工艺以减少炉渣铁耗造渣工艺包括渣料的加入量和加入时机。在保证脱磷脱硫和溅渣护炉的前提下，渣量越少则炉渣铁耗越少，且有利于减少过程控制的喷溅。该厂根据铁水的实际情况，始终以少渣量作为优化造渣工艺的重点。在装入量、铁水、废钢搭配和石灰等辅料一定的情况下，炉渣中氧化镁和碱度（R）越低则表明渣量越小。从目前的渣样结果看出，第三炼钢厂执行了少渣量、低碱度、低氧化镁的造渣工艺。在选择合适的造渣材料时，该厂根据炉型的具体情况，从一开始就选择高MgO、低杂质的镁球作为造渣和溅渣护炉材料，保证执行小渣量操作；每天抽检和化验入库石灰，达不到质量要求予以退货，减少化渣困难和大渣量操作炉次。第三炼钢厂镁球消耗、石灰成分、质量和消耗情况见表2。该厂加料时机遵循“快速成渣”的基本原则，以保证脱磷脱硫效果。其基本做法是：镁球在下降点火40 s内一次性加入；石灰在下枪点火1 min加入2/3，起渣后按100 kg分批加入，8 min之前加完；根据铁水成分和温度情况决定前期是否加入降温剂和加入量。3.1.4 提高和稳定操作水平以减少喷溅和废品关键岗位的稳定操作，有利于减少喷溅和废品，提高终点水平，降低钢铁料消耗。第三炼钢厂一方面通过内部组织技能培训来提高炉长等关键岗位操作者的水平，另一方面通过制定转炉工艺路线来规范炉长等关键岗位操作者的操作。工艺路线要求炉长在实际操作中遵循基本原则是：前期以快速升温和快速成渣为基本原则，在起渣前要求枪位压至最低；起渣后逐步提高枪位化渣，过程枪位在保证不喷溅的前提下越高越好，以促进渣子化好化透，避免返干，保证去磷去硫效果；终点前压枪降铁时间大于30 s，以尽可能降低渣中w(FeO)；终点w（C）控制在0.070.15，减少和杜绝拉后吹。该厂还根据每个冶炼钢种化学成分的控制要求、每种合金的化学成分和收得率、转炉钢水消耗水平等，制定了每种合金的加入公式，显著提高了成分的命中率，减少了成分废品的产生。例如，HRB400的w（V）0.0060.016，根据钒铁的成分和收得率，制定钒铁按钒铁加入量0.20装入量（kg）加入。按此公式加入合金使绝大多数化学成分达到了成分内控的下限，既减少了合金加入量，又降低了废品率。3.2 降低连铸钢水消耗3.2.1 加强操作管理以减少工艺事故和现场废品连铸坯切头切尾、中间包残钢、氧化铁皮、钢包钢水注余是连铸产生的现场废品，其量的多少直接影响到连铸钢水消耗和钢铁料消耗。该厂在保证连铸坯质量的前提下，采取减少现场废品量的主要措施是：切头小于0.5 m，切尾小于1 m；中间包残钢小于70 mm，为确保低液面后钢水仍具有一定的流动性和钢水拉尽，将中间包最后一炉的温度比正常钢水温度提高1020 ；改进连铸火焰切割装置和气源类型，减少割缝，从而减少氧化铁皮损失和降低连铸钢水消耗。3.2.2 减少质量废品受结晶器铜管和振动装置设计缺陷、二冷配水曲线不足、结晶器和二冷水质的影响，出现连铸坯横裂纹和脱方的质量问题。采取的主要措施是：中间包保持满液面浇钢，原则上“低温快拉”，以消除二冷配水方法的缺陷，减轻人工调整配水参数的压力，减少裂纹的产生。稳定结晶器液面操作，结晶器液面距上口保持在200250 mm，既避免液面升高时不脱模产生的横裂，又防止液面过低时润滑不均匀、水质差产生的脱方。结晶器所用菜籽润滑油要勤加、少加，四面润滑均匀，以减少不脱模产生的横裂和四面冷却不均产生的脱方。结晶器水流量控制在100120 m3/h，减少水质差产生的间隙沸腾所造成的脱方。二冷水比水量控制在0.81.2 L/min，对于裂纹敏感的含铌钢取下限，避免产生矫直裂纹。针对二冷水质差的现状，则利用停机时间加强对二冷工况的清理和二冷喷淋集管的校弧对中，按计划定期更换I、II、III流堵塞喷嘴，特别是0段和1段喷嘴，以减少脱方。通过以上措施，有效减少了现场废品、脱方和裂纹等质量废品的产生，连铸钢水耗由2007年初的1 012 kg/t以上降到目前的1 006 kg/t左右，降耗效果明显。3.3 开展系统温度和中间包包龄的攻关在保证钢水流动性和可浇性的前提下，降低炼钢各工序系统温度，有利于提高转炉终点，降低转炉钢水消耗，也有利于提高连铸坯质量，降低连铸钢水消耗。因此，系统温度的降低有利于降低钢铁料消耗。中间包包龄的提高直接益处是减少连铸坯切头切尾、中间包残钢的损失，从而降低了连铸钢水消耗和钢铁料消耗。系统温度的降低和中间包包龄的提高是相辅相成的。一方面，系统温度的降低延长了中间包耐火材料的使用寿命，从而提高了中间包包龄；另一方面，中间包包龄的提高，加强了生产的延续性，减少了新中间包温度提高的炉次，有利于降低系统温度。采取的主要措施是：钢包和中间包加盖，减少钢包和中间包热量散失；加快钢包周转，正常情况下双炉双机5个钢包周转，双炉单机4个钢包周转，单炉单机3个钢包周转，保证了红包出钢；通过调配水口的大小保持炉机匹配；镇时控制在15 min；中间包钢水保持满液面浇注，减少等钢水低液面浇注炉次；过热度控制在515 ，以此倒逼出钢温度和倒炉温度的降低。通过开展系统温度和中间包包龄攻关，目前HRB335和HRB400出